一种5m级弱刚性超长贮箱的形位尺寸控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及火箭贮箱领域，尤其涉及一种5M级弱刚性超长贮箱的形位尺寸控制方法。
【背景技术】
[0002]近年来，航天事业飞速发展，中国航天事业迎来了新阶段，为赶超欧美发达国家在空间站和载人航天发展的脚步，国内大力发展新型运载火箭。为了满足空间站建设的运输要求，需要加大贮箱的尺寸，为此，新一代火箭首次提出直径可达5米，单个贮箱长度可达20余米的贮箱设计需求。然而火箭贮箱材质通常为弱刚性的铝合金，其厚度通常在4mm-15mm之间，针对这种具有高径厚比、弱刚性、大长度的贮箱，要在生产过程中保证箱体的形位尺寸是难度很大的。
[0003]现有技术中的贮箱生产工艺大多针对小直径(现有最大仅为3.5m级)的贮箱。这种小直径贮箱长度较短，径厚比小，本身刚性相对较大，形位尺寸控制相对较易。在现有工艺中，针对卷板而成的筒段部件，对前期筒段卷板时就可以对圆度有一个较好的保证，后期还可以进行校圆；小直径贮箱本身的刚性较大，可以通过控制单个部件的尺寸达到控制贮箱的整体精度。
[0004]但对于直径达5米、长度尺寸达20米的高径厚比、弱刚性、超长贮箱而言，由于误差累计容易超差，因此无法通过控制单个部件的尺寸来控制整体长度；另外，高径厚比、弱刚性、超长贮箱不能等待后期校圆。总而言之，现有技术的贮箱生产工艺不符合高径厚比、弱刚性、超长贮箱的生成要求。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供一种5M级弱刚性超长贮箱的形位尺寸控制方法，实现对5M及以上直径、超长的高径厚比、弱刚性的贮箱的形位尺寸控制，以保证贮箱部件在焊接过程及焊接之后不出现超差。
[0006]本发明实施例提供了一种5M级弱刚性超长贮箱的形位尺寸控制方法，所述贮箱由前底面、N个筒段部件(其中，N为自然数)、后底面焊接而成，其中，所述方法包括:
[0007]将贮箱后前底面的端框固定在工装床头的前端面上；
[0008]将所述后底面与第一筒段部件对合，形成焊缝，将焊缝两侧消除错边后焊接；
[0009]将第一筒段部件与第二筒段部件对合，形成焊缝，将焊缝两侧消除错边后焊接；直至第N-1筒段部件与第N筒段部件对合，形成焊缝，将焊缝两侧消除错边后焊接；
[0010]将贮箱的前底面的端框固定在工装床尾的前端面上，并与所述第N筒段部件焊接。
[0011]本发明实施例提供的一种5M级弱刚性超长贮箱的形位尺寸控制方法，首先在焊接过程中将前底面与后底面分别与工装的床头和床尾固定，通过工装床头和床尾前端面的平行度，保证贮箱的平行度。通过对贮箱每个部件之间焊缝的平行度，保证整个贮箱的圆形。相比于单一长筒段，短筒段部件的焊接增强了贮箱的刚性。
【附图说明】
[0012]图1是本发明实施例提供的一种5M级弱刚性超长贮箱的结构示意图。
[0013]图2是本发明实施例提供的一种5M级弱刚性超长贮箱的形位尺寸控制方法的流程图。
[0014]图3是本发明实施例提供的一种5M级弱刚性超长贮箱焊接工装的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0016]在本发明实施例中，5M级弱刚性超长贮箱通过由多个短的筒段部件拼焊而成。如图1所示为本发明实施例提供的一种5M级弱刚性超长贮箱的结构示意图。该贮箱由前底面(前短壳)、N个筒段部件(其中，N为自然数)、后底面(后短壳)依次焊接而成，每一个焊接过程都有可能导致贮箱形位尺寸的变化。为此，需要需要设计一种形位尺寸的控制方法，保证贮箱生产过程中整个筒段部件的圆形、贮箱长度以及前后端框平行度。
[0017]图2是本发明实施例提供的一种5M级弱刚性超长贮箱的形位尺寸控制方法的流程图。下面结合图3所示的5M级弱刚性超长贮箱焊接工装的结构，说明5M级弱刚性超长贮箱的形位尺寸控制具体方法流程。如图2所示，所述方法包括如下步骤。
[0018]步骤110:将贮箱的后底面的端框固定在工装床头的前端面上。
[0019]具体为在后底面的过渡环朝底面密封方向通过铆接的方式固定上端框，端框上端开有端框通孔，将后底面的端框通孔与工装床头的前端面的通孔对合，进而将后底面固定在工装床头的前端面。在一实施例中，可以通过螺接或者铆接的方式将后底面的端框与工装床头的前端面进行紧固。
[0020]具体而言，形成后底面的过程为:将贮箱的后短壳上至床头，通过端框与床头螺接固定，将后底上至床尾，对后短壳进行铣切，然后对合装配后进行焊接，完成后称为后底面组合件。
[0021]步骤120:将所述后底面的过渡环与第一筒段部件对合，形成焊缝，将焊缝两侧消除错边后焊接。具体包括如下步骤。
[0022]
[0023]步骤a)将第一筒段部件安装上床尾，具体为将第一筒段部件套到内支撑装置外，利用内支撑装置撑住第一筒段部件。
[0024]步骤b)通过移动床尾装置，将第一筒段部件的待焊接端和后底面的过渡环的待焊接端对合，形成待焊接区；利用内支撑装置靠近后底面位置的内撑机构撑住待焊接区。
[0025]这里，需要注意的是，在步骤b)中需要将构成内支撑装置靠近后底面位置的内撑机构的内支撑块换成具有一定尺寸的焊漏槽的内支撑块，提供焊接时焊缝焊漏的成型空间。
[0026]为了保证对贮箱形位的控制，后底面与第一筒段部件对合后形成的焊缝面应与前底面的端框面平行。
[0027]步骤c)内撑消除待焊接区的错缝，所谓错缝或者错边是指两部件在对合过程中，不能实现完美对齐而产生的错位，错缝或者错边的存在会使焊缝收缩变大，影响贮箱的直线度。这里要求，内支撑机构的外圆直径需等于或稍大于筒段部件的内径。在实际应用中，绝对消除间隙是很难做到的，只需要两个部件之间的间隙不大于预定值，比如0.5mm即可。
[0028]步骤d)利用琴键压板压紧待焊接区，使用外压的方式配合步骤c)中的内撑，可以确保焊缝位置的圆度在焊接过程中及焊接之后不发生明显变形。
[0029]在一实施例中，琴键压板的压力为0.6-0.8Mpa。
[0030]在利用琴键压板对筒段部件进行压紧时，需要在待焊焊缝两侧的筒段部件上增加垫板，以防损坏筒段部件；琴键压板进行压紧的区域需在垫板宽度范围之内。
[0031 ] 步骤e)对焊缝进行焊接。
[0032]步骤130:将第一筒段部件与第二筒段部件对合，形成焊缝，将焊缝两侧消除错边后焊接；直至第N-1筒段部件与第N筒段部件对合，形成焊缝，将焊缝两侧消除错边后焊接。
[0033]在本步骤中，可以按照距离贮箱的前底面的距离对筒段进行编号表示，依次定义为第一筒段部件至第N筒段部件。比如，可以利用5个长度为4米的筒段部件依次焊接成长度为20米的贮箱，那么可以将这5个筒段部件依次定义为第I筒段部件至第5筒段部件。当然，如果一实施例中，如果贮箱只有一个筒段部件，则无需执行该步骤。
[0034]以第一筒段部件与第二筒段部件之间的焊缝焊接为例，说明焊接过程:
[0035]步骤a)将位于工装的床尾的内支撑装置深入第一筒段，使得内支撑装置靠近第一筒段位置的内撑机构撑住第一筒段的待焊接端，对该待焊接端进行铣切，以